Linnut ovat dinosauruksia, siitä ei nykytiedon valossa pääse mihinkään. Eivätkä edes kovin omaperäisiä sellaisia. Höyhenet, ilmapussit ja muut nykypäivänä linnuille ainutlaatuisilta vaikuttavat piirteet ovat peruja niiden kaukaisilta dinoesi-isiltä. Lintujen ja muiden dinosaurusten välisen rajan vetäminen käy sitä vaikeammaksi, mitä enemmän näistä eläimistä opimme.
Tämä artikkeli julkaistiin alun perin Lemmikkilinnut Kaijuli ry:n Kaijutin-lehdessä vuodenvaihteessa. Tätä versiota olen muokannut hieman vähemmän lemmikkilintuharrastajille suunnatuksi, tehnyt pieniä päivityksiä ja lisännyt lähdeviitteet.
Käppyräisen männyn oksalle pyrähtää variksen kokoinen eläin. Se näyttää mustalta, mutta tarkemmin katsoen höyhenpeitteessä erottuu kauniin metallinsininen kiilto. Eläin keikauttaa pitkää pyrstöään, asettuu mukavammin orrelleen ja alkaa sukia siipisulkiaan.
Näky saisi lintubongarin tapailemaan välittömästi kiikaria ja kenttäopasta, mutta pettymys siitä tulisi. Tätä eläintä ei löydy mistään lintuoppaasta.
Tarinan lintubongari olisi myös aika oudossa paikassa: 120 miljoonan vuoden takaisessa Kiinassa, keskellä dinosaurusten valtakautta. Aikakoneella tänne matkustaneen olisi melkein mahdotonta päättää, mitkä kaikkialla kuhisevista höyhenekkäistä, kaakattavista, juoksevista ja lentävistä eläimistä ovat lintuja. Ei se muuten ole ollut yhtään helpompaa litistyneitä jäänteitä analysoiville paleontologeille.
Olisi helppo ajatella, että juuri lentotaidon evoluutio on hionut linnut sellaisiksi kuin ne nykyään ovat. Se ei ensinkään pidä paikkaansa, vaan suuri osa lintujen omalaatuisista piirteistä on joko vanhempaa tai nuorempaa perua kuin lentotaito. Itse lentokyky puolestaan on vanhempi kuin varsinaiset linnut.
Höyheniä siellä täällä
Lintujen tavaramerkkinä toimiva höyhenpeite ei ole niiden omaa keksintöä. Höyhenten kehittymisen tarkasta ajankohdasta käydään tiedemaailmassa yhä vilkasta keskustelua, mutta paljon varsinaisia lintuja vanhemmiksi ne tiedetään.
Vielä 90-luvulla höyhenten alkuperä oli lähinnä valistuneiden arvausten valtakuntaa. Niinpä alkuperäisen Jurassic Park -elokuvan tekijätkin tekivät oikeutetun, joskin konservatiivisen, päätöksen jättää höyhenet pois dinosauruksiltaan. Tämän vuosituhannen aikana kuva on kovaa vauhtia kirkastunut. Etenkin Kiinasta on kaivettu esiin yhä uusia häkellyttävän kauniita fossiileja, joissa ovat säilyneet höyhenten ja sulkien painaumat, joskus jopa värikuviot.
Näyttää siltä, että suuri osa teropodeista – dinosaurusryhmästä, joka muiden muassa sisältää linnut – oli höyhenpeitteisiä. Ehkä ne kaikki. Edes ikoninen Tyrannosaurus rex ei ole untuvilta säästynyt. Vuonna 2012 julkaistiin Yutyrannus huali, yhdeksänmetrinen kiinalainen tyrannosauri. Rexin lähisukulaisen fossiileissa erottuu kauniisti säilynyt tuuhea untuvaturkki.
Höyhenet voivat olla peräisin vieläkin kauempaa historian hämäristä. Höyheniä muistuttavia painaumia tunnetaan myös kasvinsyöjädinosaurusten ja dinosauruksille läheistä sukua olleiden siipisaurien fossiileista. Ei ole mahdotonta, että krokotiilienkin esi-isillä oli jotain höyhenten kaltaista.
Lämmikettä ja koristeita
Varhaisimmat höyhenet olivat yksinkertaisen karvamaisia. Niistä syntyi kenties karkeaa nisäkkään turkkia muistuttava peite. Tällaisen ”turkin” ansiosta pienetkin dinosaurukset saattoivat elää arktisilla seuduilla.
Myöhemmin ilmaantuvat rakenteeltaan monimutkaiset höyhenet ja sulat, jotka ovat meille niin tuttuja. Seuraava vaihe olivat esimerkiksi kanalintujen poikasten untuvia muistuttavat haarautuvat höyhenet. Niistä puuttuvat vielä väkäset, jotka liittävät höydyn yhtenäiseksi pinnaksi, sulaksi.
Sileäpintaiset siipi- ja pyrstösulat tuntuvat kaiken järjen mukaan juuri lentämistä varten kehittyneiltä, muodostavathan ne tarkoituksenmukaisen aerodynaamisen pinnan. Yllättäen nekin ovat paljon lentotaitoa vanhempi keksintö. Koreita siipi- ja pyrstösulkaviuhkoja on löydetty esimerkiksi oviraptoreilta, pitkäjalkaisilta emunkokoisilta dinosauruksilta, jotka eivät taatusti edes liitäneet, lentämisestä nyt puhumattakaan.
Luultavasti sulat kehittyivät ensin johonkin muuhun tarkoitukseen, kuten lajitovereille mahtailuun tai auttamaan tasapainon ylläpidossa juostessa ja loikkiessa. Myöhemmin pienemmät lajit sitten ottivat ne uuteen käyttöön, alkoivat liitää ja lopulta lentää. Tällainen vanhojen keksintöjen uudelleensoveltaminen on evoluutiossa hyvinkin tavallista.
Ilmapussin tarina
Toinen lintujen erityisyyden salaisuus ovat niiden ainutlaatuiset läpivirtauskeuhkot. Sisäänhengitetty ilma virtaa aluksi ilmapusseihin, joita on ympäri linnun kehoa ja jopa luiden sisällä. Linnun ruumis on höyhenten alla melkein naurettavan pieni ja hento, ja vielä siitäkin iso osa on ilmaa. Pusseista ilma jatkaa keuhkojen läpi ja vielä toiseen ilmapussien settiin ennen uloshengitystä.
Koska keuhkot eivät ole umpinainen pussi kuten nisäkkäillä, pohjalle ei jää hukkailmaa, vaan happi saadaan tehokkaasti talteen. Se mahdollistaa sellaiset huikeat urheilusuoritukset kuin villien undulaattien satojen kilometrien päivämatkat Australian paahtavassa helteessä, tai tiiberinhanhien muuttomatkan yli Mount Everestin.
Niin, läpivirtauskeuhkoja luultiin ainutlaatuisiksi. Vuonna 2010 sellaiset yleiseksi ällistykseksi löydettiin krokotiilieläimiltä, jotka ovat lintujen lähimpiä eläviä sukulaisia. Ilmapussit niiltä puuttuvat, mutta ilma virtaa silti vain yhteen suuntaan keuhkoissa. Melko hidastempoista elämää viettäville, vaihtolämpöisille krokotiileille supertehokkaat keuhkot tuntuvat ylilyönniltä, mutta ilmeisesti niistä on muutakin hyötyä kuin pelkkä suorituskyvyn parantaminen. Sittemmin läpivirtauskeuhkot on löydetty myös liskoihin kuuluvilta varaaneilta. llmeisestikin ne ovat paljon lintuja vanhempi keksintö. Tai pikemminkin me nisäkkäät olemme keuhkojen kehityksessä muihin eläimiin verrattuna surkeita muinaismuistoja.
Keuhkot ja ilmapussit eivät tietenkään säily fossiileissa, mutta luiden onttous ja ilmapussien kulkuaukot luissa kyllä. Ja ne olivat lintuja edeltäneillä eläimillä yleisiä. Taivaita muinoin hallinneilla siipisaureilla oli yhtä ontot luut kuin linnuilla, joten niillä varmaankin oli myös samanlaiset keuhkot. Myös pitkäkaulaisten sauropodidinosaurusten luut olivat melkein pelkkää ilmaa, mikä epäilemättä auttoi niitä kasvamaan keskikokoisen hetulavalaan kokoluokkaan. Linnut siis ottivat toisenkin vanhaa perua olevan ominaisuuden ja sovelsivat sen uuteen käyttöön.
Vastapainoksi uutuuksia
Toiset nykyään itsestäänselvästi lintuihin kuuluvat ominaisuudet sen sijaan ovat vain nykylintujen erikoispiirteitä. Ensimmäisillä lentävillä lintujen kehityslinjan jäsenillä oli vielä täysimittainen, luinen matelijanhäntä, pätevännäköiset kaarevat kynnet sormissaan ja hampaat suussaan. Oli niillä myös raptorien kuuluisa raatelukynsi kummassakin jalassaan.
Töpöhäntä, kynnettömät kädet ja hampaaton sarveisnokka kehittyivät vähitellen, useita kertoja eri ryhmissä. Liitukaudella, dinosaurusten valtakauden lopulla, maailman metsissä ja rannikoilla eli kaikenmuotoisia ja -kokoisia lintuja. Niillä oli mutkikas mosaiikki muinaisia ja moderneja piirteitä. Primitiivisten hampaallisten lintujen seassa elelivät jo ensimmäiset tunnistettavat sorsalinnut.
Voi olla silkkaa sattumaa, ettei yhdelläkään nykylinnulla ole hampaita tai pitkää häntää. Liitukauden lopun joukkosukupuutto pyyhkäisi muiden dinosaurusten ohella maan päältä myös suuren osan linnuista. Niin vain sattui käymään, että eloon jääneen kourallisen lajit olivat hampaattomia, hännättömiä ja vaatimattomilla tai olemattomilla sormenkynsillä varustettuja.
Sormenkynsistä puhuttaessa mainitaan yleensä eteläamerikkalainen hoatsin, jonka poikaset käyttävät tukevatekoisia kynsiään puissa kiipeilyyn. Eksoottinen hoatsin ei kuitenkaan ole ainutlaatuinen tapaus, vaan monillakin linnuilla on kynsi ainakin peukaloa vastaavassa ensimmäisessä sormessaan, joka tukee pikkusiipeä, alulaa. Joillakin on kynsi myös siipisulkia tukevassa etusormessa. Kynnet vain ovat pienet ja piilossa höyhenpeitteen alla, joten ne jäävät helposti huomaamatta.
Lemmikkilinnuista sormenkynnet voi löytää ainakin kanoilta ja viiriäisiltä, ankoilta ja hanhilta. Niitä voi usein ihailla myös kaupan tiskin grillibroilereilla. Varpuslinnuilla ja papukaijoilla sormenkynsiä ei kuitenkaan ole.
Kuumaveriset dinot vai kylmäveriset linnut?
Lintu on kiehtova mosaiikki uusia ja ikivanhoja evoluution keksintöjä. Entäpä lintuja krokotiiliserkuistaan erottava ominaisuus, tasalämpöisyys? Se näyttää olevan vähän molempia.
Linnuilla on useita asteita korkeampi ruumiinlämpö kuin meillä nisäkkäillä, ja niiden keho toimii muutenkin vastaavasti suuremmilla kierroksilla. Ne tarvitsevat suhteellisen paljon runsasenergiaista ruokaa ja tehokkaan eristyksen, jotta pieni ruumis pysyy jopa 43 asteen lämpötilassaan. Hyvänä puolena niiden fyysinen suorituskyky on huikea.
Jonkinasteinen tasalämpöisyys on ainakin yhtä vanhaa perua kuin untuvapeite. Vaihtolämpöiselle eläimellehän eristävät untuvat olisivat vain haitaksi, sillä ne estävät lämmön keräämistä ympäristöstä. Nykynäkemys on, että dinosaurukset muistuttivat enemmän tasalämpöisiä lintuja ja nisäkkäitä kuin vaihtolämpöisiä krokotiileja.
Tasalämpöisyys ja vaihtolämpöisyys ei kuitenkaan ole selvä kahtiajako, vaan välissä on paljon harmaan sävyjä. Emme voi käydä aikakoneella tökkäämässä lämpömittaria Tyrannosauruksen takalistoon (enkä tiedä, olisiko se hyvä idea, vaikka olisikin mahdollista). Fossiilisten luiden kemiaa ja kasvurenkaita katsomalla voidaan kuitenkin saada jonkinlaista osviittaa. Vaihtolämpöiset eläimet esimerkiksi kasvavat hitaammin ja epätasaisemmin kuin tasalämpöiset. Tällä hetkellä vaikuttaa siltä, ettei useimpien dinosaurusten ruumiinlämpö ollut aivan yhtä tasaisen korkea kuin lintujen, vaan jossakin samoilla tienoilla kuin meidän nisäkkäiden ja ehkä vaihtelevampi.
Myös kuuluisa alkulintu Archaeopteryx oli nykylintuja hidaskasvuisempi. Arapapukaijan kokoisella alkulinnulla kesti 2,5 vuotta kasvaa täysiin mittoihinsa, kun samankokoisilta nykylinnuilta se onnistuu pikemminkin viikoissa. Kenties sen aineenvaihdunta oli hitaampi, ehkä ruumiinlämpökin hieman matalampi kuin nykylintujen.
Entä tarinan männyssä istuva sinimusta eläin? Tiede tuntee sen nimellä Microraptor. Siivekkäästä tunnetaan yli kolmesataa fossiilia. Niissä on säilynyt eläinten viimeisiä aterioita – pieniä lintuja, pikkuisäkkäitä, kalansuomuja – ja kauniisti erottuva sulkapeite neljine siipineen. Sulkien pinnan elektronimikroskooppikuvaus paljasti metallinhohtoisen mustan värin.
Lintuoppaista Microraptor puuttuisi siitä yksinkertaisesta syystä, että se ei ole lintu. Se on dromaeosauri, Jurassic Parkista tutuin termein raptori. Kuva dinosauruksista on tosiaan keinahtanut niissä parissa vuosikymmenessä, jotka elokuvasta ovat vierähtäneet: Velociraptorin läheistä serkkua on päälle päin hyvin vaikea erottaa linnusta!
—————————————————————————————————-
Vanhempia artikkeleita aihetta liipaten:
Höyhenten odottamattoman pitkä historia (20.9.2011)
Ihmeelliset höyhenet (9.12.2009)
Kaunis, höyhenekäs tyranni (8.4.2012)
Onttojen eläinten parissa (2.3.2012)
Aikamatkustavat lämpömittarit (21.7.2010)
Lähteitä ja lisätietoa:
(Microraptorista)
Li ym. 2012: Reconstruction of Microraptor and the Evolution of Iridescent Plumage. Science.
Not Exactly Rocket Science: A shiny dinosaur –four-winged Microraptor gets colour and gloss. Populaariuutinen edellisestä.
Sci-News: Microraptor was a fish-eater, new study reveals.
Science Alert: Dinosaur ’caught’ eating bird.
(Höyhenten evoluutio)
Wikipedia: Feathered dinosaur (sisältää listan lajeista, joilta höyheniä tunnetaan, ja selostuksen löytöjen historiasta), Pterosaurs: pycnofiber (siipisaurien höyhenmäisestä peitteestä).
Xu ym. 2012: A gigantic feathered dinosaur from the Lower Cretaceous of China. Nature. (höyhenekkään Yutyrannuksen kuvausartikkeli. Ainakin kirjoitushetkellä vapaasti luettavissa).
Not Exactly Rocket Science: Yutyrannus, a giant tyrannosaur with feathers.
The Loom: Your inner feather. Carl Zimmerin hieno artikkeli höyhenten kehityksen genetiikasta.
Emily Willoughby: Feather evolution. Selkeä kuvasarja höyhenten evoluution vaiheista. Richard Prum kehitti nämä hypoteettiset vaiheet vuonna 1999, ja sittemmin ne kaikki on löydetty fossiilisista ja meripihkassa säilyneistä dinosaurusten höyhenistä.
McKellar ym. 2011: A Diverse Assemblage of Late Cretaceous Dinosaur and Bird Feathers from Canadian Amber. Science.
Why Evolution is True: Dinosaur feathers in amber! Populaariartikkeli edellisestä.
(Ilmapussit)
Gary Ritchinson: Ornithology XIII: Respiratory system. Itä-Kentuckyn yliopiston erinomaista opetusmateriaalia lintujen keuhkoista ja ilmapusseista.
Sauropod Vertebra Picture of the Week: Unidirectional airflow in the lungs of birds, crocs…and now monitor lizards!?
Farmer 2015: Similarity of Crocodilian and Avian Lungs Indicates Unidirectional Flow Is Ancestral for Archosaurs. Integrative and Comparative Biology.
University of California Museum of Paleontology: Matt Wedel: hunting the inflatable dinosaur. Dinosaurusten ontoista luista ja niiden tutkimuksesta.
(Varhaiset linnut)
Wikipedia: Evolution of birds.
Matthew P. Martyniuk (2012) A Field Guide to Mesozoic Birds and Other Winged Dinosaurs. Pan Aves. (Osio dinosaurusten ajan lintujen monimuotoisuudesta Google Booksissa)
Clarke ym. 2005: Definitive fossil evidence for the extant avian radiation in the Cretaceous. Nature. (Liitukautisen Vegavis-sorsan kuvausartikkeli, pdf, koko teksti)
BBC: Cretaceous duck ruffles feathers. Populaariuutinen edellisestä: kommentoijana on tunnettu lintujen dinosaurustaustan kiistäjä (eli BANDiitti) Alan Feduccia.
Tetrapod Zoology: Clubs, spurs, spikes and claws on the hands of birds. Linnuista, joilla on sormenkynnet.
(Tasalämpöisyys)
Gary Ritchinsons: Ornithology XIV: Avian energy balance & thermoregulation. Itä-Kentuckyn yliopiston laaja opetusmateriaali.
Wikipedia: Physiology of dinosaurs.
Erickson 2009: Was Dinosaurian Physiology Inherited by Birds? Reconciling Slow Growth in Archaeopteryx. PLoS ONE.
planeetanihmeet.wordpress.com 